專利名稱：：制造著色擠出制品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及從熱塑性聚合物生產(chǎn)溶液染色的擠出制品的方法，其中每種著色劑包含在分開的色母料中并由分開的重力喂料器喂入擠出機(jī)。
背景技術(shù)：
：包括，但不限于，尼龍、聚丙烯和聚酯的熱塑性聚合物被用于許多應(yīng)用。通常該聚合物被熔融然后擠出成為例如成型的零件或纖維的制品。對這些制品著色的一種方法是將它們以溶液染色，即，在擠出之前通過熔融摻混著色劑(顏料或染料)與熱塑性聚合物。典型地，將這種著色劑以色母料形式加至熱塑性聚合物中，其中需要在完成的制品中達(dá)到所希望的顏色的所有的顏料、染料(或其混合物)都分散在可熔融加工聚合物的聚合物母體中。用于該母料中的可熔融加工聚合物可以與要被著色的且用于制造著色的擠出制品的聚合物相同或不同。色母料通常是粒料形式并通過重力喂料器引入擠出機(jī)。然而，色母料的線料也可被用于溶液染色擠出的制品(美國專利5439623，4919872，4848915，德國專利3523661和英國專利1119199)。色母料有幾種缺點(diǎn)。不完全重新配制色母料很難調(diào)整被擠出制品的顏色(如果以除去顏色為目的)。還有，對于擠出制品的每一種所希望的顏色都需要分開的母料。發(fā)明概述本發(fā)明提供一種改進(jìn)的方法來制造溶液染色的擠出制品，其中每一著色劑都包含在分開的色母料中并且每一色母料通過分開的重力喂料器喂入擠出機(jī)。這樣通過向擠出機(jī)加入相當(dāng)少的不同比例的不同著色色母料就可以制造許多不同顏色的擠出制品。通過調(diào)整一個(gè)或多個(gè)色母料重力喂料器的流速可以容易地改正擠出制品中的顏色差錯(cuò)。本發(fā)明的詳細(xì)方法包括首先將熱塑性聚合物喂入擠出機(jī)。這是要被著色的聚合物。接著(或同時(shí))把至少兩種不同著色的色母料喂入該擠出機(jī)。這些色母料的每一種都從分開的重力喂料器喂入并且每一色母料基本上由分散在大約30至大約99.9重量％可熔融加工聚合物母體中的大約0.1至大約70重量％的單一著色劑(顏料或染料)構(gòu)成。該色母料和熱塑性聚合物被熔融和混合以便形成可擠出的混合物。此混合物然后被擠出成為例如成型的零件或纖維的制品。附圖簡述圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的簡圖。附圖的詳細(xì)說明圖1顯示本發(fā)明生產(chǎn)著色纖維的實(shí)施例。本領(lǐng)域任何熟練人員都會立即認(rèn)識到通過此方法可以容易地生產(chǎn)出除纖維以外的其它擠出制品，例如成型的零件。參考圖1，排列著許多重力粒料喂料器2、4、6，一般是3-8個(gè)喂料器，以便通過傳送管10喂料給擠出機(jī)8。每一重力粒料喂料器含有基本上由分散在至少一種可熔融加工聚合物的聚合物母體中的單一著色劑(顏料或染料)構(gòu)成的色母料的粒料。該聚合物母體可以是多于一種的摻混的或共聚合的可熔融加工的聚合物。適用于這些單一著色的色母料的可熔融加工聚合物包括，但不限于，尼龍、聚丙烯、聚酯和其共聚物及摻混物。優(yōu)選的可熔融加工聚合物是尼龍。最優(yōu)選的是尼龍66，尼龍6，或其共聚物或摻混物。用于色母料中的可熔融加工聚合物可以與要被著色并用于制造擠出制品的熱塑性聚合物相同或不同。色母料粒料的尺寸和形狀不是決定性的只要重力加料速度能被精確控制就行以便生產(chǎn)具有合格的顏色均勻性的擠出制品。一般的色母料粒料是圓柱形形狀，大約0.098英寸直徑×大約0.125英寸高。大約0.045英寸直徑和0.05英寸高的微粒也能令人滿意地使用。色母料粒料含有大約0.1至大約70重量％的顏料或染料和大約30至大約99.9重量％的聚合物母體(基于粒料的總重量)。該粒料還可以含有少量潤滑劑、加工助劑、穩(wěn)定劑，等等。然而，對于本發(fā)明最重要的是色母料粒料僅含有一種著色劑。否則，就不能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的全部利益(例如進(jìn)行調(diào)整以便返回到要達(dá)到的顏色和從相當(dāng)少的不同著色色母料制造許多不同的顏色)。適于本方法的重力喂料器2，4，6應(yīng)具有以每小時(shí)低于5磅的速率，優(yōu)選每小時(shí)低于1磅的速率精確喂入粒料的能力，例如可從KTRONNorthAmericaofPitman.NewJersey買到的KQX喂料器。使用商業(yè)上可買到的控制系統(tǒng)12(例如可從KTRONNorthAmericaofPitman.NewJersey買到的K-Commander)打開或關(guān)閉重力喂料器并控制色母料粒料喂入擠出機(jī)的速度。該控制系統(tǒng)含有對于被擠出的著色制品的著色配方。使用“著色配方”意指必須喂入擠出機(jī)的每一色母料的速率(磅/小時(shí))以使制品具有正確的顏色(亮度、色飽和度和色相度)。任選地可選擇該重力控制系統(tǒng)12與擠出機(jī)控制系統(tǒng)14連接以便可對擠出速率的波動(dòng)調(diào)整粒料喂入速度。最終制品的顏色(亮度、色飽和度和色相度)可通過閉環(huán)反饋(未示)到重力喂料器控制器12進(jìn)行聯(lián)機(jī)監(jiān)控這樣顏色波動(dòng)就可被立即校正，或者最終制品的顏色被脫機(jī)監(jiān)控，合適的校正因數(shù)可以被人工或電子儀器輸入到重力喂料器控制系統(tǒng)。生產(chǎn)溶液染色制品的方法要求首先將熱塑性聚合物從料源引入到擠出機(jī)內(nèi)。熱塑性聚合物包括，但不限于，尼龍、聚丙烯、聚酯和其共聚物及摻混物。優(yōu)選該熱塑性聚合物是尼龍。最優(yōu)選的是尼龍66、尼龍6，或其共聚物或摻混物。特別有用的是含有大約1-4重量％的5-磺基間苯二酸的鈉鹽的尼龍共聚物。熱塑性聚合物的料源可以是通過分開的重力喂料器17(如圖所示)加入的聚合物薄片16或熔融聚合物可通過傳輸管線從連續(xù)的聚合器或第二擠出機(jī)(未示)泵送。色母料粒料(每一種粒料僅含有一種著色顏料或染料，且每一不同著色的色母料粒料都包含在分開的重力喂料器內(nèi))18從至少兩個(gè)重力喂料器2、4、6通過輸送管線10以由重力喂料器控制系統(tǒng)12控制的速率如擠出制品所希望的顏色和擠出速率所確定的那樣喂入。色母料粒料和熱塑性聚合物(如果尚未熔融)在擠出機(jī)內(nèi)熔融和混合。該混合物然后被擠出成為合適的色飽和度、色相度和亮度的著色制品。在圖1所示的實(shí)施例中，混合物被擠出成為纖維。泵20泵送混合物穿過傳輸管線22至紡絲機(jī)24，在該處形成纖維26然后將其卷繞到紗筒28。將用此方法所得的纖維紗筒內(nèi)顏色均勻度(如通過色差ΔECMC(2∶1)所測量的)與由常規(guī)含有多于一種顏料的多著色劑母料所得的纖維的顏色均勻度進(jìn)行充分比較。要取得合格的顏色均勻度，纖維紗筒應(yīng)具有0.3或更低的平均ΔECMC(2∶1)。試驗(yàn)方法顏色均勻度通過測定貫穿纖維紗筒平均ΔECMC(2∶1)來測量。平均ΔECMC(2∶1)越低，顏色均勻度越好。ΔECMC(2∶1)被廣泛用于色差測量。對于色差的ΔECMC(2∶1)的計(jì)算說明可在AATCC試驗(yàn)方法173-1990AATCC技術(shù)手冊1991(AATCCTestMethod173-1990)(AATCCTechnicalManual，1991)中找到且在TextchemColor，June1988.Vol.20.No.6.pp.31-36中也有敘述。通過在纖維紗筒平均間隔得到一系列大約20個(gè)樣品而評價(jià)貫穿纖維紗筒的顏色均勻度。由于紗筒的纏繞時(shí)間是大約20分鐘，因此每一纖維樣品都從分鐘至分鐘來表示顏色均勻度。每一纖維樣品都小心地纏繞到3英寸×3英寸的卡上。樣品卡在配備有Chroma-Calc(R)軟件的DataColorInternationalCS-5分光光度計(jì)中進(jìn)行測量。通過測量20個(gè)樣品中的9個(gè)(基本上每隔一個(gè))的顏色就可得到復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)。然后測量20個(gè)樣品的每一個(gè)的顏色并與此復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。每一樣品的ΔECMC(2∶1)都通過軟件計(jì)算并記錄平均ΔECMC(2∶1)。實(shí)施例通過本發(fā)明的多個(gè)重力喂料器工藝(也稱作多喂料器工藝)由單著色色母料生產(chǎn)的纖維的顏色均勻度與用單一重力喂料器的常規(guī)多色顏料母料工藝制造的纖維的顏色均勻度進(jìn)行比較。根據(jù)每種方法制造膨體尼龍66中空長絲著色“風(fēng)化的棕褐色”“WeatheredTan”的連續(xù)纖維致使含有基于纖維重量的約0.46重量％的全部顏料。在此數(shù)量中，大約0.0133重量％是黑顏料，0.2263重量％是白顏料，0.1632重量％是黃顏料以及0.0612重量％是紅顏料。在本發(fā)明的方法中，使用四種分離的單一著色的色母料(黑、白、黃和紅)。每一色母料所用的聚合物母體是尼龍6與尼龍6/6，6/6，10的三聚物ELVAMID8063(可從DuPontCoofWilmington，DE買到)的混合物。在分離的重力喂料器內(nèi)含有各個(gè)色母料。重力喂料器的加料速率被設(shè)定在0.70磅/小時(shí)(含有黑母料的喂料器)，2.97磅/小時(shí)(含有白母料的喂料器)，0.80磅/小時(shí)(含有紅母料的喂料器)，4.28磅/小時(shí)(含有黃母料的喂料器)。要被著色的和用于制造纖維的尼龍66聚合物實(shí)際上是含有大約3重量％的5-磺基間苯二酸的鈉鹽的共聚物?？倲D出物生產(chǎn)量(色母料加上尼龍66共聚物)大約是525磅/小時(shí)。色母料和尼龍66共聚物的混合物通過如在美國專利3745061中所述的抽絲板被擠出成為具有方形截面和四個(gè)連續(xù)空隙(每個(gè)角一個(gè))的長絲。然后將該長絲拉伸、噴氣膨脹并把所得的纖維卷繞到紗筒上。該纖維束是1245旦尼爾。在對比例中，一種含有分散在尼龍6和ELVAMID8063聚合物母體中的全部4種顏料(黑、白、黃和紅)的一種著色劑母料通過單一的重力喂料器以擠出機(jī)總體流動(dòng)速率的大約1.5％的速率喂入擠出機(jī)。尼龍66共聚物和該方法的剩余部分與本發(fā)明上述多喂料器方法中所用的相同。所得的纖維束是1245旦尼爾。根據(jù)以上的測試方法對由以上兩種方法所生產(chǎn)的纖維紗筒的顏色均勻度進(jìn)行測定。意外地發(fā)現(xiàn)由本發(fā)明的多個(gè)喂料器方法所生產(chǎn)的紗的顏色均勻度至少象多色母料方法所生產(chǎn)的紗的顏色的均勻度一樣好(在試驗(yàn)誤差內(nèi))?？梢哉J(rèn)為，為了在纖維紗筒中達(dá)到合格的顏色均勻度，所有的著色劑必須首先在色母料中很好地分散。不可料想在擠出機(jī)內(nèi)用相當(dāng)短的滯留時(shí)間(大約3-10分鐘)可能混合幾種不同著色的色母料并導(dǎo)致合格的顏色均勻度的纖維紗筒。</tables>★對比例★★本發(fā)明的方法權(quán)利要求1.一種制造熱塑性聚合物著色擠出制品的方法，該方法包括以下步驟a)將熱塑性聚合物喂入擠出機(jī)；b)把至少兩種不同著色的色母料喂入所說的擠出機(jī)，所說色母料的每一種都從分開的重力喂料器喂入，其中每一色母料基本上由分散在大約30至大約99.9重量％可熔融加工聚合物母體中的大約0.1至大約70重量％的單一著色顏料或染料構(gòu)成；c)熔融所說的熱塑性聚合物和所說的色母料；d)把所說的熔融的色母料與所說的熔融熱塑性聚合物混合以形成可擠出的混合物；和e)擠出所說的混合物成擠出制品。2.權(quán)利要求1的方法，其中所說的熱塑性聚合物選自尼龍、聚酯、聚丙烯和其共聚物及摻混物。3.權(quán)利要求2的方法，其中所說的尼龍聚合物選自尼龍66、尼龍6和其共聚物和摻混物。4.權(quán)利要求1的方法，其中所說的可熔融加工的聚合物母體基本上由至少一種選自尼龍、聚酯、聚丙烯和其共聚物及摻混物的可熔融加工聚合物構(gòu)成。5.權(quán)利要求4的方法，其中所說的尼龍聚合物選自尼龍66、尼龍6和其共聚物和摻混物。6.權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)的方法，其中所說的擠出制品是成型零件。7.權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)的方法，其中所說的擠出制品是纖維。8.權(quán)利要求7的方法，其中作為由平均ΔECMC(2∶1)測量的沿著纖維紗筒的平均色差是大約0.3或更小。全文摘要一種制造著色的擠出制品的方法,其中每一著色劑包含在分離的色母料中且每一色母料通過分離的重力喂料器(2、4、6)被喂入擠出機(jī)(8),在那里色母料與熱塑性聚合物在擠出之前被熔融混合。文檔編號D01F1/04GK1197420SQ96197168公開日1998年10月28日申請日期1996年9月25日優(yōu)先權(quán)日1995年9月28日發(fā)明者J·S·羅克,P·S·皮爾曼,C·T·施巴塔,K·J·塔德勒爾申請人:納幕爾杜邦公司